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碳纤维增强聚合物（CFRP）激光切割的参数研究及纤维取向对切割质量的影响

DOI：10.1080/2374068x.2018.1564865 期刊：Advances in Materials and Processing Technologies 出版年份：2019 更新时间：2025-11-28 14:24:20
摘要： 采用2千瓦光纤激光器对碳纤维增强复合材料（CFRP）进行激光切割。研究详细分析了不同激光加工参数对CFRP切割的影响，主要选取激光功率（瓦）、扫描速度（毫米/分钟）、气体压力（巴）和占空比（%）作为工艺参数，以平均切缝宽度和热影响区（HAZ）作为输出参数。实验中沿垂直于纤维方向（90o）进行切割，并通过扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析切缝质量、基体熔化、纤维拔出及热影响区内的基体汽化现象。当参数设置为800瓦、600毫米/分钟、3巴和25%占空比时，获得最小约184微米的切缝宽度，此时对应的热影响区约为1561微米。切缝宽度与热影响区随激光功率、气体压力和占空比的增加而直接增大，但随扫描速度提升而减小。SEM图像证实该切割工艺产生的纤维边缘基本无毛刺。研究发现基体回缩和分层（纤维拔出）是CFRP激光切割过程中的主要质量缺陷。
作者： Mohammad Shahid Raza，Susmita Datta，Bhupendra Bule，Partha Saha
机构： Indian Institute of Technology Kharagpur
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究不同激光加工参数（包括激光功率、扫描速度、气体压力和占空比）对碳纤维增强复合材料（CFRP）切割质量的影响，重点关注切缝宽度和热影响区（HAZ）。

研究成果

激光功率和扫描速度显著影响碳纤维增强复合材料（CFRP）切割的切缝宽度和热影响区（HAZ），功率越高两者均增大，速度越高则两者均减小?；迤拖宋纬鍪侵饕毕?，有时基体的存在会抑制纤维拔出。占空比和气体压力对切割质量的影响较难预测。

研究不足

该研究聚焦于特定厚度（1.15毫米）的碳纤维增强复合材料（CFRP），并采用氩气作为辅助气体。未探究其他气体或不同材料厚度的影响。热影响区与切缝宽度的非均匀性表明切割质量存在波动。

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